车身制造偏差是汽车制造企业中普遍存在的质量问题，其直接影响到各零部件的装配精度，进而影响到汽车风噪声、密封性、美观性、返修成本等，最终影响整车尺寸匹配效果。因此，面对车身装配过程中零件间的多约束特征和多装配顺序，如何快速、准确地进行公差设计显得尤为重要。组孔装配计算原则量化了孔销间隙与公差值间的相互关系，其应用十分广泛。

    1 组孔装配计算原则

    在实际生产过程中，大部分的装配为组孔装配，而组孔装配分为固定紧固和松动紧固两种，如图1所示。

    图1所示日为间隙孔的最大实体尺寸，F为紧固件的最大实体尺寸，T为浮动装配中间隙孔的位置度，T1、T2分别为固定紧固装配中间隙孔和螺纹孔的位置度，H2为螺纹孔直径(与紧固件直径相同)。

    图1 固定紧固与松动紧固示意

    1．1 固定紧固计算公式

    在固定紧固装配中，一个孔有螺纹，一个孔无螺纹，美国机械工程师协会标准Y14．5M一1994给出的固定销装配计算公式(单位：mm)如下。

    式中，H’为最大实体状态下过孔的直径；F’为最大实体状态下销的直径；T1’为最大实体状态下过孔的位置度；死7为最大实体状态下螺纹孔的位置度。

    1．2 松动紧固计算公式

    松动紧固装配是两个或两个以上的零件通过螺栓和螺母连接在一起。Y14．5M一1994给出的浮动销装配计算公式(单位：mm)如下。

    式中，H’为最大实体状态下过孔的直径；F’为最大实体状态下销的直径；T’为最大实体状态下两个(或两个以上)过孔的位置度。

    对于浮动装配，当多个具有不同孔径和公差的零件装配在一起时，公式(2)被应用到每个零件上，即H1一FI=T1；H2一F2=T2.Hn-Fn=Tn。

    此时在实际应用计算中，公式(2)可演化为如下公式：

    式中，f(T1+T2+…+Tn)为T1…Tn的函数表达式，既可用极限法计算，也可用均方根法计算。

    组孔装配计算原则量化了孔销间隙与公差值问的相互关系，其应用十分广泛，不但可以快速识别孔组的可装配性、对组孔的公差分配，更重要的是针对孔销问隙对装配的补偿量有了直观的表达，同时，此原则还可拓展到“类孔”的装配，例如具有U型件或轴套件的装配，汽车在装配过程中，涉及到u型件或轴套件的装配比比皆是，例如转向节与减振器的装配、副车架的装配、转向管柱与仪表板加强梁的装配等，这些装配如果用常用方法分析显得十分复杂，而利用组孔装配计算原则，则显得尤为简单。

    2 3DCS公差仿真分析

    传统的尺寸链分析方法需要建立尺寸链方程，难以适应车身三维偏差分析。3DCS三维偏差分析软件是一种利用Monte Carlo模拟法，作为一个应用模块集成于CATIA，通过建立误差概率模型模拟产品装配过程，实现灵活、精准的公差分析的一种方法。采用3DCS三维偏差分析软件，并以分析某车型转向管柱与仪表板加强梁的装配为例，按照图2所示建模过程，建立转向管柱与仪表板加强梁装配的误差概率模型，并结合组孔装配计算原则，分析装配偏差对此装配的影响。

    图2 误差概率模型创建过程

    2．1 转向管柱定位方案及测点

    转向管柱是车辆转向系统中的重要部件，它的主要作用是通过驾驶员作用在方向盘上的扭矩使转向盘的转动通过转向管柱及转向机、横拉杆、万向节等部位转化为车轮转动，因此其装配性能对实现车辆转向显得尤为重要。

    根据现场装配工艺、现场问题及数模各装配点的孔销间隙分析，确定定位方案及测点。如图3所示，在加强梁上，选择与管柱配合的安装面为基准面RPSl、RPS2以及RPS3(管柱安装螺母)控制管柱z向平移；以RPS4与RPS5作为第二基准，控制管柱l，方向的平移和绕垂直YOX平面轴的转动；以RPS3的另一方向为第三基准，控制x方向的移动，此方案满足3-2—1的定位要求。

    图3 转向管柱定位方案

    2．2 仿真分析公差输入

    根据转向管柱与加强梁设计图纸确定各零部件的尺寸及形位公差，如表1所列，涉及标准件的尺寸及公差均按照国家标准输入。